JP2667473B2 - 断路器の電極消耗率計測装置 - Google Patents

断路器の電極消耗率計測装置

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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ガス絶縁開閉装置に使用される断路器に係
り、主接点の交換時期を外部より判定することのできる
断路器の電極消耗率計測装置に関するものである。
(従来の技術) 従来の電力用断路器は、それが組入れられた電力系統
の状態より、年間当たりの動作回数は数回から数百回と
いう差がある上、各種の定格と形式の製品が存在するた
め、開閉エネルギーによる主接点の電極消耗率は各種断
路器により大きく異なっている。従って、保守上問題と
なる主接点の交換に際しては、適当な時期に断路器内部
を目視点検して、主接点の交換の必要性の有無を判定し
ていた。そのため、一律的に一定の点検作業が要求さ
れ、保守員の確保や点検に伴う計画停電手続や機器の停
止など、無駄な要素が生じていた。
一方、近年、絶縁性に優れたSF6ガスを充填したタン
ク内に主接点を収納した断路器の普及に伴い、据付スペ
ースもコンパクト化した反面、SF6ガスの回収や充填作
業の追加により、点検のための付帯作業時間が従来の断
路器に比べて数倍も必要となるという欠点も生じてい
た。従って、この様な点検回数を減らすことが望まし
く、各々の断路器について、開閉アークエネルギーを詳
細に実算累積し、主接点の電極消耗に伴う主接点交換時
期を明確に外部から把握した上で点検作業を実施する必
要がある。
ところで、電力系統に使用される断路器の電流開閉責
務の一つに、ループ電流開閉責務がある。
この様なループ電流開閉責務について、第6図(A)
(B)に基づいて、複母線構成における母線切替時のル
ープ電流開閉責務を例にして説明する。なお、第6図に
おいては、発電機3が断路器4,5を介して第1の主母線
1及び第2の主母線2に接続され、また、変圧器10が断
路器6,7を介して第1の主母線1及び第2の主母線2に
接続されている。また、第1の主母線1及び第2主母線
2は、遮断器8及び遮断電流測定用の変流器9を含む母
線連絡回線によって連結されている。
この様な構成を有する複母線方式の電力系統において
は、第6図(A)に示した様に、母線連絡回線によって
第1の主母線1と第2の主母線2とが連結されている状
態で、断路器7が投入されると、第6図(B)に示した
様に、負荷電流Iはi1とi2に分流され、いわゆるループ
が構成される。このi1とi2の分流比はループインピーダ
ンスに逆比例するが、大半がi1として流れる。この状態
で、断路器6が開路されると、第6図(C)に示した様
に、ループ電流i1をi2経路側に転流させる責務が生じ
る。従って、断路器の遮断すべきループ電流値は、最大
値として定格電流値まで考慮する必要がある。
一方、遮断器、断路器などの開閉機器の主接点の電極
消耗率を外部から計測する方法としては、特公昭49−46
583号公報にその一例が提案されている。これは、接点
寿命が遮断した電流値とその回数により、概略決定され
ることに着目したものである。即ち、遮断電流をE、遮
断回数をNとすると、E×N=一定という式で接点寿命
を概略算出することができる。この関係を第7図に示し
た。即ち、遮断電流がe1KAであれば、n1回の遮断が可能
であり、遮断電流がe2KAであれば、n2回の遮断が可能と
なる。
また、前述した様にループ電流開閉においては、定格
電流値に近い電流を遮断する必要があるため、進み小電
流開閉や遅れ小電流開閉などの責務と比較して、主接点
寿命に与える影響が大きい。そこで、ループ電流の遮断
電流値及び遮断回数の累積値を求めることにより、主接
点の電極消耗度を推定することが考えられる。電気協同
研究会報告(第33巻第4号)によると、ループ電流開閉
責務に関して、無点検遮断回数は定格4000A以上につい
ては100回、4000A未満については200回としているが、
この方法により、各断路器毎の主接点の電極消耗度を推
定できれば、主接点の交換時期を明確に把握できるた
め、点検や保守の周期を長期化することができる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の様な主接点の電極消耗度を推定
する方法を実施するには、以下に述べる様な解決すべき
課題があった。即ち、断路器が遮断するループ電流を計
測するためには、断路器に直列に変流器を追加して設置
する必要があるが、ガス絶縁開閉装置に用いられる変流
器は、ケイ素鋼板にコイルを巻き付けて成る鉄心タイプ
の変流器コアにより構成されているため、機器が複雑で
大型なものとなり、重量も大きくなり、コストも増大し
てしまう。また、近年、光ファイバーを用いた計測技術
が注目されているが、光ファイバーが光電界部に配され
るため、絶縁信頼性の点で問題がある他、センサの熱歪
特性、電子回路の複雑化などの点で問題が残されてお
り、未だ実用化には至っていない。
本発明は以上の欠点を解消するために提案されたもの
で、その目的は、ループ電流遮断時の遮断電流値を正確
に計測でき、断路器の主接点部の寿命を推定することの
できる断路器の電極消耗率計測装置を提供することにあ
る。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、断路器の動作回数と主接点の開閉電流値と
から、その電極消耗率を計測する断路器の電極消耗率計
測装置において、断路器の開路動作のタイミングを検出
する手段と、母線連絡回線に設けた主回路電流検出手段
と、前記開路動作のタイミングを検出する手段によって
開路信号が送出された時に、前記主回路電流検出手段に
よって主回路電流を測定し、断路器の開路動作前後にお
ける主回路電流の変化分を算出するデータ処理部と、前
記データ処理部により算出された主回路電流の変化分を
累積演算することにより接点寿命を監視する累積演算部
を備えたことを特徴とするものである。
(作用) 本発明の断路器の電極消耗率計測装置は、断路器に新
たに変流器を付加することなく、母線連絡回線に設けた
主回路電流検出手段を用いて、断路器の開路動作前後に
おける主回路電流の変化分を測定し、その変化分を累積
演算することによって接点寿命を推定することができ
る。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図乃至第5図に基づい
て具体的に説明する。
第1実施例 本実施例においては、第1図に示した様に、母線連絡
主回路11に、主回路電流検出手段として変流器12と、断
路器の開路動作のタイミングを検出するための指令検出
センサ16及び開路状態検出センサ17が配設されている。
前記指令検出センサ16は、貫通型の小形変流器で、断路
器の制御回路の制御線15が貫通するように取付けられ、
断路器動作指令電流の立上がりのタイミングを検出する
ものである。また、前記開路状態検出センサ17はマイク
ロスイッチなどの機械スイッチで、第2図に示した様
に、断路器の主軸25に連動して動作し、開路完了状態で
ONとなり、他の状態ではOFFとなるように構成され、操
作機構部内に配設されている。
また、前記変流器12から出力された母線連絡回線の主
回路電流値は、ピークホールド回路13を介してアナログ
入力インタフェース14に入力され、その後、アナログ−
デジタル(A/D)変換され、データ処理部21に入力され
るように構成されている。なお、前記ピークホールド回
路13は、変流器12の出力を全波整流して、そのピーク値
を出力するように構成され、システムに必要な応答速度
と測定波形の周期から、適当な減衰時定数を有するよう
に設定されている。
一方、前記指令検出センサ16の出力は、受信器18に入
力され、デジタル入力インタフェース20を介してデータ
処理部21に入力される。また、開路状態検出センサ17の
出力は、中継リレー19に入り、デジタル入力インタフェ
ース20を介してデータ処理部21に入力される。これら指
令検出センサ16、開路状態検出センサ17、受信器18、中
継リレー19、デジタル入力インタフェース20は、それぞ
れループ電流開閉責務を有する断路器の数だけ設けられ
ている。また、前記データ処理部21には、指令検出信号
や動作位置検出信号が入力された時点で計測されたピー
クホールド回路13の出力Ia,Ibを記憶し、また、ΔI=I
b−Iaの演算処理を行うプログラムを有するマイクロコ
ンピュータが用いられている。また、前記データ処理部
21は図示しない累積演算部に接続されている。
この様な構成を有する本実施例の断路器の電極消耗率
計測装置においては、以下に述べる様にして電極消耗率
が計測される。即ち、第6図(B)に示した様に、断路
器6及び断路器7の様に第1の主母線1と第2の主母線
2を連結する1組の断路器が、いずれも閉路状態である
ことが開路状態検出センサ17により検出されている状態
において、いずれか一方の断路器の開路動作指令が検出
されると、データ処理部21はループ遮断電流算出処理を
開始する。そして、第3図に示したタイムチャートにお
いて、指令検出センサ16が断路器開路動作指令を検出
し、その出力30が変化すると、データ処理部21では、プ
ログラムに従って、この時のピークホールド回路出力35
の値Iaをデータ処理部21内のメモリに記憶する。
次に、断路器の接点が開いてループ電流が遮断され、
開路状態を検出する開路状態検出センサ17の出力32がON
されると、データ処理部21では、プログラムに従って、
この時のピークホールド回路出力35の値Ibをデータ処理
部21内のメモリに記憶し、さらにループ遮断電流値に相
当するΔI=Ib−Iaを演算により求める。そして、動作
して断路器の識別コードをΔIに付加して、累積演算部
(図示せず)に送出する。この累積演算部においては、
各断路器の累積遮断電流値をメモリに記憶しており、デ
ータ処理部21から送られてきた新しいデータΔIを、該
当する断路器のデータに加算して主接点の電極消耗度を
推定する。
この様に本実施例によれば、断路器開路動作の前後に
おいて、母線連絡回線に設けられた変流器によって検出
された電流値の差から、断路器のループ遮断電流値を求
めているので、断路器毎に変流器などの電流検出手段を
設置する必要がなく、システムの構成が大幅に簡略化さ
れる。また、断路器と同様に遮断器の電極消耗率の計測
にも併用できるため、システム構成はより簡略化され
る。
第2実施例 本実施例においては、第4図に示した様に、第1実施
例と同様の回路において、中継リレー19とデジタル入力
インタフェース20の間に、遅延回路36が設けられ、開路
状態検出センサ17の出力がデータ処理部21に入力される
時間を、任意の設定時間だけ遅らせることができるよう
に構成されている。
この様な構成を有する本実施例の断路器の電極消耗率
計測装置においては、開路状態検出センサ17の出力が遅
延回路36を介してデータ処理部21に入力されるので、断
路器開路動作完了後の母線連絡主回路電流を検出するタ
イミングを任意の設定時間T0だけ遅らせることができ
る。これは以下に述べる理由による。即ち、断路器の接
点が消耗してくると、電流遮断時間が長くなるため、遮
断完了から開路完了までの時間が短くなる。また、ピー
クホールド回路13の出力35は、ある時定数を持っている
ため、電流が急に変化した場合に、正確な出力値となる
までには、ある程度の時間が必要であり、断路器開路完
了の時点ですぐにピークホールド回路の出力35の値を記
憶すると、測定誤差が大きくなる可能性があるからであ
る。そのため、断路器開路完了時からT0だけ遅れた時点
で、ピークホールド回路の出力値35を記憶できるように
することにより、測定精度を大幅に向上することができ
る。
第3実施例 本実施例においては、第5図に示した様に、第1実施
例と同様の回路において、指令検出センサ16と受信器18
の代りに、閉路状態検出センサ37と中継リレー19が配設
されている。また、閉路状態検出センサ37は、マイクロ
スイッチなどの機械スイッチで、第2図に示した様に、
断路器の主軸25に連動して動作し、閉路完了状態でONと
なり、他の状態ではOFFとなるように操作機構部内に取
付けられている。そして、断路器が開路動作を開始し、
閉路状態検出センサ37の出力がONからOFFに変化した時
点で、断路器がループ電流を遮断する前の母線連絡主回
路電流値を検出するように構成されている。
この様な構成を有する本実施例の断路器の電極消耗率
計測装置は、閉路状態検出センサ37の出力が変化してか
ら、断路器がループ電流を遮断するまでの時間が比較的
長く、母線連絡主回路電流値を検出、記憶する時間的余
裕が充分である場合に有効であり、構成をより簡略化す
ることができる。
他の実施例 なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、例えば、母線切替時に断路器が同時に操作されな
い場合には、送電線の回線数がさらに多い場合でも適用
が可能であり、また、母線連絡回線が複数個設けられて
いる場合には、各母線連絡回線にそれぞれ電流検出手段
を設け、それらの検出電流の合成値を求めることによ
り、本発明を適用することができる。
[発明の効果] 以上述べた様に、本発明によれば、断路器の開路動作
のタイミングを検出する手段によって開路信号が送出さ
れた時に、主回路電流検出手段によって主回路電流を測
定し、データ処理部において断路器の開路動作前後にお
ける主回路電流の変化分を算出し、この主回路電流の変
化分を累積演算するという簡単な手段によって、ループ
電流遮断時の遮断電流値を正確に計測でき、断路器の主
接点部の寿命を推定することのできる断路器の電極消耗
率計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の断路器の電極消耗率計測装置の第1実
施例の計測システムを示すブロック図、第2図は開路状
態検出センサまたは閉路状態検出センサの構成を示す要
部分解斜視図、第3図は第1実施例の各部の信号を示す
タイムチャート、第4図は本発明の第2実施例の計測シ
ステムを示すブロック図、第5図は本発明の第3実施例
の計測システムを示すブロック図、第6図はループ電流
の経路を示す単線結線図で、(A)は片母線運転時、
(B)は両母線併用時、(C)は母線切替後を示し、第
7図は遮断電流と遮断回数の関係を示す図である。 1……第1の主母線、2……第2の主母線、3……発電
機、4,5,6,7……断路器、8……遮断器、9……変流
器、10……変圧器、11……母線連絡主回路、12……変流
器、13……ピークホールド回路、14……アナログ入力イ
ンタフェース、15……制御線、16……指令検出センサ、
17……開路状態検出センサ、18……受信器、19……中継
リレー、20……デジタル入力インタフェース、21……デ
ータ処理部、22……モータ、23……歯車、24……ウォー
ムギア、25……主軸、26……ホイール、27……カム、28
……ストッパー、29……ストローク、30……指令検出セ
ンサ出力、31……閉路状態検出センサ出力、32……開路
状態検出センサ出力、33……断路器主回路電流、34……
母線連絡主回路電流、35……ピークホールド回路出力、
36……遅延回路、37……閉路状態検出センサ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】断路器の動作回数と主接点の開閉電流値と
    から、その電極消耗率を計測する断路器の電極消耗率計
    測装置において、 前記断路器の開路動作のタイミングを検出する手段と、
    母線連絡回線に設けた主回路電流検出手段と、前記開路
    動作のタイミングを検出する手段によって開路信号が送
    出された時に、前記主回路電流検出手段によって主回路
    電流を測定し、断路器の開路動作前後における主回路電
    流の変化分を算出するデータ処理部と、前記データ処理
    部により算出された主回路電流の変化分を累積演算する
    ことにより接点寿命を監視する累積演算部を備えたこと
    を特徴とする断路器の電極消耗率計測装置。
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